تم الحديث عن الموقف الخاص الذي يتم فيه رقمنة الصورة التناظرية، مثل الفيلم بواسطة جهاز مثل جهاز قياس الضوء. في هذه الحالة، يكون نظام خطة التعديل المقاس نتاج فيلم لنظام المسح، يمكن توسيع هذا المبدأ ليشمل أنظمة تصوير أكثر عمومية تتكون من سلسلة من المكونات الفردية.
نظام التصوير المتتالي
إن مقارنة ضبابية البقعة البؤرية وهندسة التصوير مع تلك الموجودة في الكاشف هي خير مثال على نظام التصوير المتتالي، إلى جانب كاشف التنظير الفلوري بالفيديو الذي يحتوي على مكثف للصور بالأشعة السينية. في هذه الحالة، يتم تحديد نظام التعديل للصورة لمكثف صورة الأشعة السينية وكاميرا الفيديو والعدسات التي تقارن الصورة المكثفة بالكاميرا.
هذا صحيح لأن الصورة تمر بالتتابع عبر كل مكون وكل مكون متتالي يرى صورة غير واضحة بشكل متزايد، حيث إن التحذير الوحيد لهذا المفهوم هو أنه يجب معالجة الاسم المستعار بعناية شديدة بمجرد حدوث أخذ العينات، كما يتم استخدام مبدأ تحليل الأنظمة المتتالية بشكل متكرر، لأنه يسمح بتحديد تأثير كل مكون على الدقة المكانية ويوفر أداة مفيدة لتحليل كيفية تحسين تصميم النظام.
العوامل المرتبطة بالتصوير المتتالي
الضوضاء الكمومية للأشعة السينية
مع ذلك، لوحظ أن الضوضاء مرتبطة على سبيل المثال بعدد كميات الأشعة السينية، وبالتالي فإن الهياكل شديدة التخفيف (مثل العظام) ستظهر أكثر ضوضاءً من الهياكل الأقل توهينًا. في نظام التصوير بالأشعة السينية المصمم جيدًا، ستكون الضوضاء الكمومية للأشعة السينية هي العامل المحدد في اكتشاف الأشياء، تتدهور القدرة على تمييز القرص مع زيادة حجم الضوضاء.
كما ان جرعة الإشعاع المثلى كافية فقط لتصور التشريح أو المرض موضع الاهتمام، وبالتالي تقليل احتمالية حدوث ضرر، وفي عمل أساسي، أظهر الباحثون أن القدرة على اكتشاف كائن ما مرتبطة بنسبة الإشارة إلى الضوضاء.
توزيع بواسون من الفوتونات
عملية توليد كمية الأشعة السينية عشوائية، يسمى التذبذب الجوهري في عدد كمات الأشعة السينية بالضوضاء الكمومية للأشعة السينية، كما يتم توزيع الضوضاء الكمومية للأشعة السينية بواسون. على وجه الخصوص، أحد المبادئ الأساسية لتوزيع بواسون هو أن التباين، والذي يساوي متوسط القيمة عند التعامل مع الأرقام المتوسطة الكبيرة، حيث تصبح معظم التوزيعات غاوسية تقريبًا. ينطبق هذا على توزيع بواسون عند اكتشاف عدد كبير من كمات الأشعة السينية (على سبيل المثال أكثر من 50 لكل ديل).
متوسط التباين للأنظمة المحدودة للضوضاء الكمومية للأشعة السينية مفيد من الناحية التجريبية. على سبيل المثال، من المفيد اختبار ما إذا كانت الصور المسجلة بواسطة نظام ما مقيدة بالضوضاء الكمومية للأشعة السينية، كما يُقال أن هذه الأنظمة محدودة الضوضاء الكمومية للأشعة السينية ويطلق على ممتص الأشعة السينية اسم( بالوعة الكم الأولية) للإشارة إلى أن المحدد الأساسي لضوضاء الصورة هو عدد الأشعة السينية الكميات المسجلة.
في تجربة التباين المتوسط، يقيس المرء المتوسط والانحراف المعياري حدوديًا كدالة للجرعة. عند رسم سجل-لوغاريتم، يجب أن يكون ميل هذا المنحنى ½ وعند إجراء كاشفات الأشعة السينية الرقمية، بما في ذلك أنظمة التصوير المقطعي المحوسب، فإن هذا يساعد على تحديد نطاق كرمة الهواء أو جرعة الكاشف التي يكون النظام فيها محدودًا بضوضاء الكم بالأشعة السينية.
مقاييس التباين والارتباط
يُقال إن ضوضاء الصورة غير مرتبطة إذا كانت القيمة في كل بكسل مستقلة عن القيم الموجودة في وحدات البكسل الأخرى، إذا كان هذا صحيحًا وكان النظام ثابتًا ومريحًا، فمن غير المهم تحقيق توصيف كامل لضوضاء النظام، كما يحتاج المرء ببساطة إلى حساب التباين (أو الانحراف المعياري) للصورة على أساس كل بكسل.
تسمى الضوضاء غير المرتبطة “الضوضاء البيضاء” لأن جميع الترددات المكانية يتم تمثيلها بكميات متساوية، كما تبدأ جميع ضوضاء الأشعة السينية في الصور كضوضاء بيضاء، نظرًا لأن إنتاج كميات الأشعة السينية غير مرتبط بالزمان والمكان. وبالتالي، فإن احتمال تكوين أشعة سينية في أي وقت وفي أي اتجاه معين لا يعتمد على الكميات السابقة التي تم إنشاؤها ولا على أي كمات لاحقة.
لسوء الحظ، من النادر العثور على نظام تصوير تكون فيه الصور الناتجة غير مرتبطة في الفضاء، ينشأ هذا من حقيقة أن كل أشعة سينية ستخلق عدة ناقلات ثانوية مرتبطة بالضرورة وتنتشر هذه الموجات الحاملة من نقطة إنشاء واحدة. وبالتالي، غالبًا ما تنتشر الإشارة المسجلة من شعاع X واحد بين عدة بكسلات.
نتيجة لذلك، يتم تقليل تباين البكسل وترتبط قيم البكسل المجاورة، يمكن أيضًا ربط الضوضاء بعدم الانتظام المكاني في نظام التصوير، أي عدم الثبات. في معظم أنظمة التصوير الحقيقية، لا تتحقق حالة الثبات إلا جزئيًا. وغالبًا ما يتم وضع المرء في موقف حيث يجب تحديد ما إذا تم استيفاء حالة الثبات بشكل كافٍ للسماح بمعاملة النظام على أنه ثابت التحول.
أطياف قوة الضوضاء
يمكن تحديد ارتباط الضوضاء إما في المجال المكاني باستخدام الارتباط التلقائي أو في مجال التردد المكاني باستخدام طيف طاقة الضوضاء، المعروف أيضًا باسم طيف Wiener الذي كان رائدًا في استخدامه. هناك عدد من المتطلبات التي يجب تلبيتها حتى يمكن تتبع طيف طاقة الضوضاء لنظام التصوير.
وتشمل هذه: الخطية وثبات التحول والإرغودية واستقرار الإحساس الواسع. في حالة الأجهزة الرقمية، يتم استبدال المتطلب الأخير باستبدال حلقي واسع المعنى، إذا تم استيفاء المعايير فإن طيف طاقة الضوضاء تصف تمامًا خصائص ضوضاء نظام التصوير.
وفي الواقع، من المستحيل تلبية كل هذه المعايير بالضبط على سبيل المثال، جميع أجهزة الكشف العملية لها حجم محدود وبالتالي فهي ليست ثابتة تمامًا. ومع ذلك، على الرغم من هذه القيود، من الممكن عمومًا حساب طيف طاقة الضوضاء المحلي.
من الناحية المثالية، يجب عمل المتوسط عن طريق حساب أطياف العينة من صور متعددة عبر نفس منطقة الكاشف. ومع ذلك، من خلال افتراض الثبات والراحة، يمكننا أخذ متوسطات على مناطق متعددة من الكاشف، مما يقلل بشكل كبير من عدد الصور التي نحتاج إلى الحصول عليها. عدد العينات المستخدمة لعمل التقدير. بافتراض إحصائيات غوسية، عند التردد، فإن الخطأ في التقدير سيكون له خطأ معياري معين.
يوفر هذا طريقة مفيدة وسريعة للتحقق من حساب طيف طاقة الضوضاء. هناك العديد من الاستخدامات لـ طيف طاقة الضوضاء الأكثر استخدامًا في توصيف أداء جهاز التصوير. على وجه الخصوص، تعد طيف طاقة الضوضاء ذات قيمة استثنائية في التحقيق في مصادر ضوضاء الكاشف.
وعلى سبيل المثال، غالبًا ما يتسبب التأريض السيئ في حدوث ضوضاء تردد الخط (عادةً 50 أو 60 هرتز) أو ظهور التوافقيات في الصورة، طيف طاقة الضوضاء يسهل تحديد هذه الضوضاء، في مثل هذه التطبيقات، من الشائع حساب أطياف قدرة الضوضاء المقيسة، لأن قدرة الضوضاء المطلقة أقل أهمية من قدرة الضوضاء النسبية.
كاشفات الإشعاع ذات الاستبانة المكانية العالية، مثل الموصلات الضوئية، ستسمى ضوضاء عالية التردد بشكل طبيعي، حيث تقوم أجهزة الكشف عن الإشعاع القائمة على الفوسفور بطمس كل من الإشارة والضوضاء بشكل طبيعي قبل أخذ العينات وبالتالي يمكن تصميمها، بحيث لا يكون كل من الإشارة والضوضاء مستعارة، لا يوجد إجماع حول ما إذا كان التعرّف على الضوضاء مفيدًا أم ضارًا.
